دیتاشیت LED لامپ 494-10SURT/S530-A3 - بسته‌بندی 5 میلی‌متری - ولتاژ مستقیم 2.0 ولت - رنگ قرمز درخشان - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED با روشنایی بالا و نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) با قطر 5 میلی‌متر را به تفصیل شرح می‌دهد. این دستگاه بخشی از یک سری است که برای کاربردهایی که نیازمند خروجی نوری برتر هستند، طراحی شده است. این محصول از یک تراشه نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید رنگ قرمز درخشان استفاده می‌کند که درون یک رزین اپوکسی شفاف قرمز رنگ محصور شده است. محصول برای قابلیت اطمینان و استحکام طراحی شده و برای انواع کاربردهای نشانگر الکترونیکی و نور پس‌زمینه مناسب است.

1.1 مزایای اصلی

• روشنایی بالا:به طور خاص برای کاربردهایی که نیازمند شدت نوری بالاتر هستند طراحی شده است.
• انطباق:این محصول با مقررات کلیدی زیست‌محیطی از جمله RoHS، EU REACH مطابقت دارد و عاری از هالوژن است (Br <900 ppm، Cl <900 ppm، Br+Cl < 1500 ppm).
• گزینه‌های بسته‌بندی:به صورت نوار و قرقره برای فرآیندهای مونتاژ خودکار موجود است.
• انتخاب زاویه دید:با زوایای دید مختلف برای پاسخگویی به نیازهای کاربردی گوناگون ارائه می‌شود.

1.2 بازار هدف و کاربردها

کاربردهای اصلی این لامپ LED شامل لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات جانبی کامپیوتر است که در آن‌ها نشانگرهای بصری واضح و روشن ضروری هستند. موارد استفاده متداول عبارتند از:

• تلویزیون‌ها (نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه)
• مانیتورهای کامپیوتر
• تلفن‌ها
• تجهیزات عمومی کامپیوتر

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60 میلی‌آمپر. این رتبه‌بندی جریان پالسی (در چرخه وظیفه 1/10، فرکانس 1 کیلوهرتز) برای عملکرد کوتاه و غیرپیوسته است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند (junction breakdown) شود.
• توان تلف شده (P_d):60 میلی‌وات. حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کارکرد)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (ذخیره‌سازی).
• دمای لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه. این مشخصه، تحمل پروفیل لحیم‌کاری بازجوشی (رفلو) را تعریف می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر و دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد (T_a).

• شدت نور (I_v):مقدار معمول 32 میلی‌کاندلا (mcd) با حداقل 16 میلی‌کاندلا است. این مقدار، روشنایی درک‌شده خروجی نور قرمز را کمّی می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):100 درجه (معمول). این زاویه کامل (Full Angle) است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد و گسترش پرتو را تعریف می‌کند.
• طول موج پیک (λ_p):632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):624 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که بهترین تطابق را با رنگ درک‌شده LED دارد.
• ولتاژ مستقیم (V_F):از 1.7 ولت (حداقل) تا 2.4 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 2.0 ولت در جریان 20 میلی‌آمپر. این پارامتر برای طراحی مدار و محاسبه مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت.

تلرانس‌های اندازه‌گیری:ولتاژ مستقیم (±0.1 ولت)، شدت نور (±10%)، طول موج غالب (±1.0 نانومتر). این عدم قطعیت‌ها باید در طراحی‌های دقیق در نظر گرفته شوند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

3.1 توزیع طیفی و جهت‌داری

منحنیشدت نسبی در مقابل طول موجیک طیف گسیل باریک را نشان می‌دهد که حول 632 نانومتر متمرکز است، که مشخصه LEDهای قرمز AlGaInP است. الگویجهت‌داری(نمودار قطبی) به صورت بصری زاویه دید 100 درجه را نشان می‌دهد و نحوه کاهش شدت از محور مرکزی را نمایش می‌دهد.

3.2 روابط الکتریکی و حرارتی

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی غیرخطی برای تعیین مقاومت دینامیکی LED و طراحی مدار درایو مناسب ضروری است. این منحنی رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، اما لزوماً در کل محدوده به صورت خطی نیست. این اطلاعات برای تصمیم‌گیری در مورد جریان درایو برای دستیابی به روشنایی مورد نظر مفید است.
• شدت نسبی در مقابل دمای محیط:ضریب دمایی منفی خروجی نوری را نشان می‌دهد. با افزایش دما، بازده و خروجی نور به طور کلی کاهش می‌یابد.
• جریان مستقیم در مقابل دمای محیط:این منحنی اغلب در کنار دستورالعمل‌های کاهش رتبه (De-rating) استفاده می‌شود و به تعیین حداکثر جریان عملیاتی ایمن در دمای محیط بالا کمک می‌کند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه در یک بسته‌بندی استاندارد 5 میلی‌متری رادیال با پایه (Radial Leaded Package) قرار دارد. نکات کلیدی ابعادی عبارتند از:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند.
• ارتفاع فلنج باید کمتر از 1.5 میلی‌متر (0.059 اینچ) باشد.
• تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

نقشه ابعادی، فاصله پایه‌ها، قطر و شکل لنز، و ارتفاع کلی را مشخص می‌کند که برای طراحی جایگاه PCB و اطمینان از نصب مناسب در محفظه‌ها حیاتی هستند.

4.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز و/یا یک پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. قطبیت صحیح باید در هنگام نصب رعایت شود تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد دستگاه حیاتی است.

5.1 شکل‌دهی پایه‌ها

• خم کردن پایه‌ها را در نقطه‌ای حداقل 3 میلی‌متر دورتر از پایه حباب اپوکسی انجام دهید.
• فرآیند شکل‌دهی راقبل از soldering.
• اجتناب از اعمال تنش به بسته‌بندی. سوراخ‌های PCB ناهمتراز که باعث تنش در پایه می‌شوند می‌توانند به اپوکسی و LED آسیب برسانند.
• برش پایه‌ها در دمای اتاق انجام شود.

5.2 پارامترهای لحیم‌کاری

لحیم‌کاری دستی:حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد (حداکثر توان 30 وات)، حداکثر زمان لحیم‌کاری 3 ثانیه، حفظ حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی.
لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری (Wave/DIP):پیش‌گرمایش حداکثر 100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه)، حمام لحیم حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، حفظ فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب.
قوانین کلی:از اعمال تنش بر پایه‌ها در دمای بالا خودداری کنید. بیش از یک بار لحیم‌کاری نکنید. اجازه دهید تا به تدریج و بدون شوک مکانیکی به دمای اتاق خنک شود. از کمترین دمای موثر استفاده کنید.

5.3 ذخیره‌سازی و مدیریت

• ذخیره‌سازی:توصیه می‌شود در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. عمر قفسه (Shelf Life) 3 ماه از تاریخ حمل است. برای ذخیره‌سازی طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف درب‌سته با نیتروژن و ماده رطوبت‌گیر استفاده کنید.
• ESD (تخلیه الکترواستاتیک):دستگاه به ESD حساس است. اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ) باید در حین جابجایی به کار گرفته شوند.
• تمیزکاری:در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق و به مدت ≤1 دقیقه تمیز کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید مگر اینکه به طور خاص برای کاربرد مورد نظر پیش‌تایید شده باشد، زیرا می‌تواند به تراشه (Die) آسیب برساند.

5.4 مدیریت حرارت

مدیریت حرارتی مناسب برای طول عمر دستگاه ضروری است. جریان عملیاتی باید در دمای محیط بالاتر به طور مناسب کاهش رتبه (De-rate) داده شود، همانطور که توسط منحنی کاهش رتبه نشان داده شده است. دمای اطراف LED در کاربرد نهایی باید کنترل شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

LEDها با استفاده از مواد مقاوم در برابر رطوبت و ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند تا از آسیب در حین حمل و نقل و ذخیره‌سازی جلوگیری شود. سلسله مراتب بسته‌بندی به شرح زیر است:

1. کیسه ضد استاتیک:حاوی 200 تا 1000 قطعه.
2. کارتن داخلی:حاوی 4 کیسه.
3. کارتن خارجی:حاوی 10 کارتن داخلی.

6.2 توضیح برچسب و دسته‌بندی (Binning)

برچسب بسته‌بندی شامل کدهایی برای شناسایی محصول و دسته‌بندی عملکرد است:

• P/N:شماره تولید (مثلاً 494-10SURT/S530-A3).
• CAT:رده‌های شدت نور (دسته روشنایی).
• HUE:رده‌های طول موج غالب (دسته رنگ).
• REF:رده‌های ولتاژ مستقیم (دسته ولتاژ).
• LOT No:شماره سری ساخت قابل ردیابی.

این سیستم دسته‌بندی اطمینان می‌دهد که پارامترهای الکتریکی و نوری در محدوده‌های فرعی مشخص شده قرار می‌گیرند و امکان عملکرد یکنواخت در تولید خودکار را فراهم می‌کند.

7. ملاحظات طراحی کاربردی

7.1 طراحی مدار

استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان هنگام راه‌اندازی LED از یک منبع ولتاژ اجباری است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. برای یک طراحی قوی که حتی با تلرانس قطعات نیز اطمینان حاصل کند که I_Fاز 20 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند، از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (2.4 ولت) استفاده کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. یک مقاومت استاندارد 150 Ω حاشیه ایمنی مناسبی ایجاد می‌کند.

7.2 چیدمان PCB

اطمینان حاصل کنید که فاصله سوراخ‌های PCB دقیقاً با فاصله پایه‌های LED مطابقت دارد تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود. فضای کافی در اطراف حباب اپوکسی برای فاصله لحیم‌کاری توصیه شده 3 میلی‌متری فراهم کنید.

7.3 طراحی حرارتی

در کاربردهایی با دمای محیط بالا یا جایی که چندین LED به صورت فشرده کنار هم قرار می‌گیرند، کاهش رتبه حرارتی (Thermal De-rating) را در نظر بگیرید. اگر دمای محلی از محدوده توصیه شده فراتر رود، جریان درایو را کاهش دهید تا از کاهش شتابان شار نوری (Lumen Depreciation) و احتمال خرابی جلوگیری شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

این LED قرمز مبتنی بر AlGaInP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• بازده و روشنایی بالاتر:AlGaInP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان درایو یکسان می‌شود.
• خلوص رنگ برتر:طول موج غالب 624 نانومتر در مقایسه با رنگ قرمز اغلب متمایل به نارنجی LEDهای GaAsP، یک رنگ "قرمز درخشان" عمیق‌تر و اشباع‌تر تولید می‌کند.
• پایداری دمایی بهتر:دستگاه‌های AlGaInP به طور کلی عملکرد پایدارتری در محدوده‌های دمایی نشان می‌دهند، اگرچه کاهش رتبه (De-rating) همچنان ضروری است.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 آیا می‌توانم این LED را با جریان 30 میلی‌آمپر برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

خیر. حداکثر مقدار مطلق مجاز برای جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر است. عملکرد با جریان 30 میلی‌آمپر از این رتبه تجاوز می‌کند که می‌تواند باعث دمای پیوند بیش از حد، کاهش سریع شار نوری و خرابی فاجعه‌بار شود. برای روشنایی بیشتر، LEDی را انتخاب کنید که برای جریان بالاتر رتبه‌بندی شده است.

9.2 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p):طول موج فیزیکی که در آن توان نوری گسیل‌شده در بالاترین حد است.
طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ LED مطابقت دارد. برای LEDهای قرمز، λ_dاغلب کمی کوتاه‌تر از λ_pاست. λ_dبرای مشخصه‌گذاری رنگ در کاربردها مرتبط‌تر است.

9.3 چرا فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم اینقدر مهم است؟

رزین اپوکسی که تراشه نیمه‌هادی را محصور کرده است به دمای بالا حساس است. لحیم‌کاری در فاصله خیلی نزدیک به حباب می‌تواند گرمای بیش از حد را منتقل کند و به طور بالقوه باعث ترک‌های داخلی ("شوک حرارتی")، لایه‌لایه شدن (Delamination) یا تغییر در خواص نوری رزین شود که منجر به خرابی زودرس یا کاهش خروجی نور می‌شود.

10. اصول عملکردی و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

این یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ روشن شدن دیود (حدود 1.7-2.4 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال (چاه کوانتومی AlGaInP) تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlGaInP انرژی گاف نواری (Bandgap) را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور گسیل‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، رنگ قرمز.

10.2 روندهای صنعت

در حالی که LEDهای نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) مانند این لامپ 5 میلی‌متری همچنان به طور گسترده برای نشانگرها و نورپردازی ساده استفاده می‌شوند، روند صنعت به شدت به سمت بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) (مانند 0603، 0805، 2835) است. SMDها مزایایی برای تولید مدرن ارائه می‌دهند: اندازه کوچک‌تر، پروفیل پایین‌تر، سازگاری بهتر برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place، و اغلب مدیریت حرارتی بهبودیافته از طریق اتصال مستقیم به PCB. با این حال، LEDهای نصب از طریق سوراخ مزایایی در نمونه‌سازی اولیه، کاربردهای آماتوری و موقعیت‌هایی که نیازمند روشنایی تک‌نقطه‌ای برتر یا زوایای دید وسیع‌تر از یک بسته‌بندی گسسته هستند، حفظ می‌کنند.